PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的運(yùn)用分析

惠竹楓

（武昌工學(xué)院，湖北 武漢 430070）

0 引 言

信息技術(shù)已經(jīng)在社會各個(gè)行業(yè)中廣泛使用，同時(shí)通過與各行業(yè)的深度融合，一定程度上改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，提高了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。PLC技術(shù)作為信息技術(shù)的一部分，在工業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用，大大提高了工業(yè)的智能化程度和自動化程度，極大推動了我國工業(yè)的發(fā)展。電氣工程作為我國重要的產(chǎn)業(yè)之一，不能止步于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。這就要求電氣工程必須與時(shí)俱進(jìn)，在生產(chǎn)過程中積極應(yīng)用PLC技術(shù)，不斷提高電氣工程的自動化程度和智能化程度，有效提升生產(chǎn)效率，以滿足社會和經(jīng)濟(jì)各方面對于電力的需求。

1 PLC技術(shù)內(nèi)涵

1.1 PLC技術(shù)定義

PLC技術(shù)的英文原意為Programmable Logic Controller，中文的意思是可編程邏輯控制器。這項(xiàng)技術(shù)可以對工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種信息進(jìn)行收集和加工處理，并根據(jù)處理后提供的信息及時(shí)解決各種在工業(yè)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題，為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造一個(gè)安全可靠的環(huán)境。要想使PLC系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，首先要對其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，然后設(shè)定邏輯運(yùn)算規(guī)則，PLC系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定好的規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備和電力設(shè)備的系統(tǒng)自行控制。在電力工程進(jìn)行過程中，必然會涉及到大量電線的鋪設(shè)和安裝，要在眾多的線路中完成電力的傳遞和連接所需要完成的工作非常復(fù)雜和繁重，同時(shí)人工工作難免會出現(xiàn)一些失誤，導(dǎo)致線路之間的連接不合理，從而增加能源損耗，甚至?xí)斐砂踩珕栴}，引發(fā)事故。PLC技術(shù)可以在充分利用信息化技術(shù)的基礎(chǔ)上借助計(jì)算機(jī)工具深度融合接觸器控制技術(shù)，相比于機(jī)械觸電繼電控制設(shè)備，技術(shù)含量有著非常大的提高。利用計(jì)算機(jī)高速的運(yùn)算能力，按照一定的邏輯進(jìn)行計(jì)算，找出最佳的線路連接，可以在極短的時(shí)間內(nèi)對繼電器設(shè)備進(jìn)行控制，并且可以對控制的結(jié)果按照需求進(jìn)行精確控制，取代了傳統(tǒng)繼電器設(shè)備的反饋機(jī)制。PLC技術(shù)是高度自動化的技術(shù)，能夠持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，不受一些人為或者自然因素的影響。例如，因?yàn)楣ぷ魅藛T技術(shù)水平不夠或者工作人員在工作中注意力不集中而引發(fā)各種問題。PLC技術(shù)的使用非常簡單，只需要進(jìn)行一些簡單的培訓(xùn)就可以完成對PLC技術(shù)的操作和使用，應(yīng)用前景十分寬廣。

1.2 控制技術(shù)

PLC系統(tǒng)一般是由電源系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、信息接收和輸出系統(tǒng)及中央處理器等結(jié)構(gòu)組成。除了這些基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)外，用戶可以根據(jù)自己的需要對對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行添加或者刪減，使PLC系統(tǒng)更加符合自身的需求。PLC系統(tǒng)通過電源系統(tǒng)提供能量運(yùn)行，使用中央處理器對接收的信息進(jìn)行編輯處理，然后輸出用戶所需要知道的信息，同時(shí)將有價(jià)值的信息保存在儲存系統(tǒng)中。在這個(gè)過程中，PLC系統(tǒng)可以根據(jù)既定的程序和算法對接收到的信息進(jìn)行分析處理，按照用戶設(shè)定的程序?qū)⑿畔⑦M(jìn)行傳送或者控制。使用PLC系統(tǒng)時(shí)，技術(shù)人員必須要對整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)全面的掌握，能夠按照工作的需要對PLC系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)置，提高獲得信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)根據(jù)得到的信息對相關(guān)工作進(jìn)行控制和調(diào)整。在使用PLC系統(tǒng)中，要及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修正系統(tǒng)中不足的地方，對系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行更新完善。

1.3 PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的優(yōu)點(diǎn)

PLC技術(shù)可以通過一個(gè)系統(tǒng)對大量的繼變電設(shè)備進(jìn)行控制，以前需要大量人力和時(shí)間完成的電力控制和連接工作現(xiàn)在通過PLC系統(tǒng)只需要少量的人通過簡單的操作就可以實(shí)現(xiàn)。PLC技術(shù)的功能非常強(qiáng)大，但是PLC技術(shù)的操作卻十分簡單和直觀，只需要對相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行簡單的培訓(xùn)就可以完全掌握[1]。同時(shí)，PLC技術(shù)的使用極大地降低了線路的連接數(shù)量，避免了以往因?yàn)榫€路連接數(shù)量過多導(dǎo)致的漏電串電問題，產(chǎn)生安全生產(chǎn)事故。同時(shí)，線路的減少也降低了后續(xù)電力工作的復(fù)雜程度。PLC技術(shù)的自動化程度較高，避免了因工作人員技術(shù)水平不夠、工作人員注意力不集中等人為因素影響產(chǎn)生的問題。PLC不同于傳統(tǒng)設(shè)備維修難度大、維修時(shí)間長的特點(diǎn)，所用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度很高，出現(xiàn)故障的概率很低，可以長時(shí)間持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在軟件方面，PLC系統(tǒng)可以對自身進(jìn)行檢測，可以及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)自身系統(tǒng)中存在的運(yùn)行問題，使技術(shù)人員能夠提前發(fā)現(xiàn)隱患，迅速解決故障，有效降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本和維修成本。

2 PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的使用

2.1 在機(jī)床自動化中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在電氣工程自動化中可以應(yīng)用的范圍很廣，在機(jī)床自動化中的應(yīng)用就比較典型。傳統(tǒng)的機(jī)床自動運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)電氣和液壓之間的匹配時(shí)間過早或者過晚的問題。這個(gè)問題一旦出現(xiàn)就會引發(fā)整個(gè)機(jī)床的故障，技術(shù)人員需要大量的時(shí)間進(jìn)行修復(fù)。PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的實(shí)體接觸的方式，而是通過程序控制相關(guān)電氣元件。通過對PLC技術(shù)功能的設(shè)定，可以使機(jī)床的運(yùn)行時(shí)間非常精確，最大限度地減少與電氣設(shè)備吻合操作的時(shí)間誤差，有效降低故障發(fā)生率，避免了因維修機(jī)床導(dǎo)致的長時(shí)間停產(chǎn)現(xiàn)象，提高電子機(jī)床的生產(chǎn)水平[2]。通過減少故障可以有效降低企業(yè)的維修成本和人力使用成本，保證了電子機(jī)床的正常運(yùn)行。

2.2 對系統(tǒng)順序化控制

任何設(shè)備的運(yùn)行都需要電力提供能源，電氣工程自動化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中也需要消耗大量的能源，運(yùn)行的時(shí)間越長所需要使用的電力就越多，巨大的能源損耗會提高企業(yè)的運(yùn)行成本。PLC技術(shù)可以有效控制設(shè)備的使用順序。這需要按照實(shí)際的工作情況對PLC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后在生產(chǎn)過程中需要首先運(yùn)行的電氣設(shè)備，PLC系統(tǒng)會提前打開對應(yīng)設(shè)備的開關(guān)，使設(shè)備運(yùn)行。PLC系統(tǒng)就是通過使用設(shè)備的開關(guān)系統(tǒng)來控制各個(gè)設(shè)備之間的運(yùn)行順序。PLC系統(tǒng)還可以控制電氣工程中多個(gè)部分的不同設(shè)備的運(yùn)行順序，并可以保證開關(guān)順序在很短的時(shí)間內(nèi)精確完成。以往一般使用人工進(jìn)行各設(shè)備的關(guān)閉運(yùn)行，這容易使設(shè)備運(yùn)行混亂導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，影響企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提升企業(yè)的維護(hù)成本，甚至引發(fā)事故。PLC技術(shù)主要通過對現(xiàn)場的信息及時(shí)反饋以及遠(yuǎn)程的控制來實(shí)現(xiàn)，技術(shù)人員在設(shè)置順序控制程序時(shí)應(yīng)科學(xué)合理進(jìn)行程序設(shè)置，充分發(fā)揮PLC技術(shù)的作用。在電氣自動化系統(tǒng)中，電機(jī)的開啟方法有很多種，可以設(shè)置好時(shí)間自動啟動系統(tǒng)，也可以由人工手動開啟電源啟動系統(tǒng)，也可以現(xiàn)場進(jìn)行人工啟動。PLC系統(tǒng)在電機(jī)控制應(yīng)用運(yùn)行的過程中，可以通過對系統(tǒng)不斷的調(diào)整逐漸使系統(tǒng)更加完善，可以更加有效地調(diào)節(jié)電機(jī)控制器，更為精確地測算電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。在電機(jī)自動啟動的操作中可以使用PLC技術(shù)，在使用動力泵時(shí)及時(shí)計(jì)算泵機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，并將時(shí)間數(shù)據(jù)反饋給工作人員。工作人員就可以對動力泵自動開啟和關(guān)閉的過程進(jìn)行全程的監(jiān)控，并將開啟和關(guān)閉的時(shí)間與動力泵運(yùn)行時(shí)間相比對，檢查自動開閉的時(shí)間是否合理，如果在時(shí)間上出現(xiàn)問題，工作人員可以及時(shí)介入進(jìn)行手工調(diào)整，確保自動順序控制運(yùn)行到位。

2.3 對開關(guān)量控制

開關(guān)量在電氣工程自動化系統(tǒng)運(yùn)行中具有重要的作用，是自動化控制系統(tǒng)中的重要控制手段。電磁型繼電器在傳統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)廣泛使用，但是隨著目前技術(shù)的不斷提高，電磁型繼電器增加了自動化控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時(shí)在使用過程中也經(jīng)常會出現(xiàn)使用問題，導(dǎo)致自動化控制系統(tǒng)無法有效的使用，影響整個(gè)電氣工程的正常運(yùn)行，降低了企業(yè)的效益。在開關(guān)量中使用PLC技術(shù)，不但可以使傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)中存在的問題不再發(fā)生，通過程序的編輯和設(shè)置可以模擬繼電器的功能，通過使用虛擬繼電器可以有效提升整個(gè)電氣工程的效率[3]。虛擬繼電器通過數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，它對指令的反應(yīng)時(shí)間比傳統(tǒng)的繼電器要快很多，如果出現(xiàn)問題可以被更快地發(fā)現(xiàn)，極大地提升開關(guān)量的控制效率，同時(shí)出現(xiàn)故障的概率非常低，可以省去購買機(jī)器繼電器的費(fèi)用。

3 PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的應(yīng)用措施

3.1 加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)

在PLC技術(shù)的應(yīng)用過程中，必須不斷加強(qiáng)技術(shù)的先進(jìn)性，才能確保電氣工程及其自動化系統(tǒng)高速發(fā)展。雖然PLC技術(shù)非常先進(jìn)，功能豐富，操作簡便，但是其在一些特定的情況下也會出現(xiàn)問題。例如，在電磁波比較強(qiáng)的環(huán)境中，電磁波對電子元件的影響非常大，會導(dǎo)致部分電子元件無法正常運(yùn)行，PLC技術(shù)的使用需要應(yīng)用到大量的電子元件，在這種環(huán)境下的PLC系統(tǒng)的邏輯計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理能力會受到很大的影響，導(dǎo)致在邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理時(shí)出現(xiàn)誤差，降低其最終輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)人員對數(shù)據(jù)的使用出現(xiàn)失誤，影響對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程的判斷。因此，在PLC系統(tǒng)的使用過程中，要不斷加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用，更新PLC系統(tǒng)中所使用的電子元件，使用抗干擾性更強(qiáng)的電子元件進(jìn)行替代，不斷提高PLC系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[4]。

3.2 完善技術(shù)控制和管理

社會和科技的不斷發(fā)展導(dǎo)致對PLC技術(shù)的各種需求越來越多。這就要求人們對PLC技術(shù)必須進(jìn)行深入的掌握和開發(fā)，不斷提高PLC技術(shù)的應(yīng)用能力，同時(shí)在開發(fā)中要積極借鑒先進(jìn)的自動化系統(tǒng)使用經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)在使用過程中的各種反饋情況對PLC技術(shù)進(jìn)行不斷的完善和更新，使其能夠滿足不斷變化的需求，為其廣泛應(yīng)用提供條件。對PLC技術(shù)相關(guān)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升工作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工作質(zhì)量，使工作人員可以更好地利用PLC系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)。同時(shí)，制定嚴(yán)格的規(guī)章制度，嚴(yán)格控制PLC系統(tǒng)使用中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，對工作完成質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收檢查，對于工作質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)的工作人員進(jìn)行適當(dāng)懲戒，提高工作人員的重視程度。建立長效化的監(jiān)督檢查機(jī)制，在主動進(jìn)行檢查的同時(shí)多鼓勵(lì)工作人員對發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)上報(bào)，對于及時(shí)上報(bào)的工作人員給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)工作人員積極性，提高電力工程的質(zhì)量管控。

3.3 明確發(fā)展方向

必須持續(xù)不斷地提升PLC技術(shù)的穩(wěn)定性，使PLC技術(shù)能夠在各種環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求在今后的發(fā)展過程中，有針對性地加強(qiáng)PLC技術(shù)的抗干擾能力，從而進(jìn)一步提升電化工程的自動化水平。在如今的信息化社會中，要不斷加強(qiáng)PLC技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合程度，將此作為PLC技術(shù)發(fā)展過程中的重點(diǎn)改進(jìn)項(xiàng)目，通過使用大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)PLC技術(shù)中的技術(shù)不足，對PLC技術(shù)進(jìn)行完善和提高，從而提高PLC技術(shù)的自動化程度和智能化程度。

4 結(jié) 論

PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中有效應(yīng)用對電力事業(yè)的發(fā)展有著重要的作用，因此人們要采用科學(xué)合理的措施，不斷強(qiáng)化PLC技術(shù)的先進(jìn)性。同時(shí)，完善PLC系統(tǒng)的技術(shù)控制和人員管理，不斷提高對PLC技術(shù)的掌握程度，推動PLC技術(shù)廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。此外，需提升相關(guān)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工作質(zhì)量，減少人為原因產(chǎn)生的問題，充分發(fā)揮PLC技術(shù)的作用，不斷提升電氣工程及其自動化控制的智能化程度，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展。